CN109746276B - 一种用于轮毂成形的液压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轮毂成形的液压机，用于轮毂成形的液压机包括机架和合模施压机构，合模施压机构包括固定器和连接器，固定器与连接器之间设有至少两组对称布置的曲肘连杆机构，曲肘连杆机构包括第二肘杆、铰接在固定器上的第一肘杆以及铰接在连接器上连杆；合模施压机构还包括保证第一肘杆和连杆之间具有一定角度而不会被拉直的摆动限位结构，曲肘连杆机构还包括在合模之前将第二肘杆保持在向外倾斜的初始位置的肘杆限位结构；第二肘杆具有配合结构，机架上位于第二肘杆的外侧设有滑穴，第二肘杆在滑入滑穴后与滑穴抵顶配合，并绕抵顶位置摆动以顶撑固定器实现合模增压。合模施压机构与滑穴可以分离，使液压机具有较大的开模空间。

Description

一种用于轮毂成形的液压机

技术领域

本发明涉及一种用于轮毂成形的液压机。

背景技术

轻合金汽车轮毂类零件在精密挤压成形时，需要很大的压力，同时在装料和取出制品时需要较大的开模空间。液压机的工作压力大，工作行程可以自由控制且调节范围大，在轮毂成形作业中应用广泛，但是大压力的液压机配置较为复杂，一般都需要配有独立的泵站、控制部分和液压回路，造价极高。

申请公布号为CN106182861A的中国发明专利申请文件公开了一种用于复合传动液压机的油缸连杆驱动系统，包括对称连杆增力机构和液压机油缸，对称连杆增力机构由左右对称的两组连杆机构组成，每组连杆机构包括肘杆、出力杆和驱动杆，肘杆通过轴销连接在液压机的上横梁上，驱动杆通过驱动销连接在液压机的小滑座，出力杆通过出力销与液压机的滑块连接，肘杆、驱动杆和出力杆通过铰链销连接。

上述的用于复合传动液压机的油缸连杆驱动系统在使用时，液压机的油缸施加的力通过对称连杆增力机构间接作用在液压机的滑块上，对称连杆增力机构的出力杆与肘杆在接近共线时，出力杆对滑块的作用力会远大于驱动杆输出的作用力，起到增力的效果。但是由于肘杆需要连接在液压机的横梁上，而出力杆与驱动杆分别连接在滑块与小滑座上，在开模和合模时小滑座在上下方向上的行程最大为驱动杆和出力杆的长度之和，导致增力机构的行程较小，液压机的开模空间较小，对于挤压成形、液态模锻等需要较大操作空间的情况，则无能为力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于轮毂成形的液压机，以解决现有技术中的带曲肘连杆机构的成形设备受曲肘连杆的影响导致工作行程较小，无法用于需要较大空间的情况的问题。

为实现上述目的，本发明用于轮毂成形的液压机的技术方案是：

一种用于轮毂成形的液压机包括机架，机架上设有液压缸，液压缸的活塞杆上连接有合模施压机构，所述合模施压机构包括固定器和连接器，在使用时下模安装在机架上，上模连接在固定器上，连接器与液压缸的活塞杆连接；所述固定器与连接器之间设有至少两组对称布置的曲肘连杆机构，固定器通过曲肘连杆机构吊装在连接器的下方，曲肘连杆机构包括第一肘杆、第二肘杆和连杆，其中第一肘杆与第二肘杆铰接、连杆与第一肘杆铰接，或第一肘杆、第二肘杆和连杆三者同轴铰接，第一肘杆的另一端铰接在固定器上，连杆的另一端铰接在连接器上，合模施压机构还包括用于在合模前在连杆机构受拉力状态下，保证被铰接的第一肘杆和连杆之间具有一定角度而不会被拉直的摆动限位结构，曲肘连杆机构还包括设置在第一肘杆和第二肘杆之间、以在合模之前将第二肘杆保持在向外倾斜的初始位置的肘杆限位结构；所述第二肘杆的另一端具有配合结构，所述机架上位于第二肘杆的外侧设有滑穴，第一肘杆向外摆动时，所述第二肘杆滑入滑穴并与滑穴抵顶配合，并绕抵顶位置摆动以顶撑固定器实现合模增压，所述配合结构在液压机回程开模时与所述滑穴相对分离。

本发明的有益效果是：连杆、第一肘杆与第二肘杆相互铰接形成曲肘连杆机构，固定器与连接器同步下行合模，合模之后固定器暂停下行，连接器受推动继续下行，第一肘杆受压向外摆动，第二肘杆的配合结构卡入机架的滑穴内，滑穴与配合结构抵顶配合而对凸模施压增压，曲肘连杆机构将液压机的压力放大，对模具加压，可采用较小吨位的液压缸成型较大的制件；上行开模时，连接器先被带动上行，曲肘连杆机构复位，实现卸压，第二肘杆可以从滑穴中带出，之后固定器与连接器同步上行开模，合模施压机构与机架分离，第二肘杆可以随第一肘杆以及连杆一起移动，这种结构形式能够使增压机构具有较大的开模空间，适用于挤压成形、液态模锻等需要较大操作空间的情况，便于工艺操作。

进一步的，所述机架包括立柱和沿立柱的轴向间隔布置的上梁、中梁和下梁，所述中梁具有使所述合模施压机构通过的避让孔，所述滑穴设置在避让孔的孔壁上。滑穴直接设置在液压机机架的中梁上，结构集成。

进一步的，所述立柱上具有用于调节中梁和下梁间距的调节结构。增加该液压机的通用性，适配不同高度尺寸零件的成形。

进一步的，所述滑穴的剖面轮廓线为向外凹陷的曲线。曲线结构与配合结构的接触面积大，可以增大配合结构与滑穴接触位置处的结构强度。

进一步的，滑穴包括约束面和与约束面连接的过渡面，所述配合结构经由过渡面的引导后滑入约束面，所述约束面构成所述抵顶位置。过渡面可以对配合结构起到引导作用，约束面形成抵顶位置，增大了与第二肘杆的配合结构的接触面积。

进一步的，所述第二肘杆的远离第一肘杆的一端为端面成弧形的弧形配合端，所述配合结构由弧面配合端构成。

进一步的，所述第一肘杆上设置有圆柱销，第二肘杆上设有供圆柱销插入的弧形挡槽，所述第二肘杆不受压力时圆柱销与弧形挡槽的一侧槽壁挡止配合使第二肘杆与第一肘杆之间具有一定夹角，受压力时第二肘杆可以随第一肘杆一起向外摆动，所述肘杆限位结构由圆柱销和弧形挡槽形成。圆柱销和弧形挡槽作为肘杆限位，整体结构简单，便于装配。

进一步的，所述第一肘杆上平行排布有双铰接轴结构，所述连杆和第二肘杆通过双铰接轴结构分别和第一肘杆铰接。配合相对简单。

进一步的，所述固定器上设有限位销，所述限位销能够使第一肘杆与连杆形成一定夹角而不会继续向内摆动被拉直，限位销构成所述摆动限位结构。具有一定夹角的目的是为了在第一肘杆与连杆受压力时第一肘杆可以绕与固定器的铰接轴向外摆动；限位销作为摆动限位结构，加工简单，使用方便。

附图说明

图1为本发明的用于轮毂成形的液压机的实施例1的开模时的结构示意图；

图2为图1的液压机在刚刚合模时的结构示意图；

图3为图1的液压机在第二肘杆进入滑穴时的结构示意图；

图4为图1的液压机的第一肘杆与第二肘杆接近同轴时处于最大增压状态的结构示意图；

图5为本发明的用于轮毂成形的液压机的连杆、第一肘杆、第二肘杆与滑穴的结构放大示意图；

图6为图1的液压机的肘杆限位结构与摆动限位结构的示意图。

图中各标记：4.滑穴；9.坯料；11.连接器；12.导柱；13.铰接轴；21.连杆；22.第二肘杆；23.第一肘杆；24.铰接轴；25.铰接轴；26.配合结构；31.固定器；32.铰接轴；41.过渡面；42.约束面；51.上模；52.顶出器；53.型芯；54.凹模；55.固定板；56.顶杆；61.液压缸；62.活塞杆；71.上梁；72.中梁；73.下梁；74.避让孔；81.上拉杆；82.下拉杆；83.螺母；111.限位销；112.圆柱销；113.弧形挡槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的用于轮毂成形的液压机的实施例1，该液压机用于轮毂挤压成形等需要较大操作空间而加力行程较小的情况。如图1至图6所示，液压机包括机架，机架包括竖直布置的立柱和沿立柱的轴向间隔布置的上梁71、中梁72和下梁73，立柱包括连接在上梁71和中梁72之间的上拉杆81以及连接中梁72和下梁73之间的下拉杆82，上梁71上固定装配有液压缸61，液压缸61的活塞杆62向下延伸。下梁73的下面固定有顶出缸，使用时，下梁73用于固定模具的下模。

如图1、图2、图3与图4所示，机架上还设置有合模施压机构，合模施压机构包括固定在液压缸61的活塞杆62上的连接器11以及与连接器11浮动连接的固定器31，固定器31上开设有导柱孔，连接器11上固定有导柱12，连接器11与固定器31通过导柱12上下方向导向装配，固定器31的下端用于安装上模51。中梁72上设有用于使合模施压机构通过的避让孔74，连接器11上下移动时能够与避让孔74的孔壁导向配合，中梁72形成合模施压机构的约束结构，下拉杆82的下端和下梁73之间通过螺母83连接，转动螺母83可以调节中梁72和下梁73之间的距离，以适用于不同尺寸零件的挤压成形或液态模锻作业，其中上述螺母83构成了用于调节下梁73和中梁72之间间距的调节结构。当然，也可以通过改变模具的下模高度来适应中梁与下梁的距离。

定义机架的左右方向即为图1中的视图的左右方向，连接器11与固定器31之间设有四组左右对称布置的曲肘连杆机构，每侧均具有两组曲肘连杆机构，具体的布置形式是：在本实施例中图1的左右方向为液压机的左右方向、垂直于纸面方向为液压机的前后方向，避让孔74为矩形通孔，矩形通孔的长边沿液压机的左右方向延伸，短边沿液压机前后方向延伸。相应的，连接器11和固定器31的横截面均为矩形，且连接器11和固定器31的长边与避让孔74的长边相对应，上述的各组曲肘连杆机构布置在连接器11和固定器31的之间并对应矩形通孔的短边一侧。

曲肘连杆机构包括第一肘杆23、第二肘杆22和连杆21，第一肘杆23和第二肘杆22形成曲肘机构。第一肘杆23的上端具有平行排布的双铰接轴结构，双铰接轴结构包括铰接轴24和铰接轴25，第二肘杆22通过铰接轴25和第一肘杆23铰接，连杆21通过铰接轴24和第一肘杆23铰接，每个铰接点上仅铰接两个杆，连杆21的受力远小于第一肘杆23以及第二肘杆22的受力，可以减小连杆21与第一肘杆6之间的铰接轴的尺寸，相互配合的结构简单。第一肘杆23位于连杆21和第二肘杆22下方，第一肘杆23的下端通过铰接轴32铰接在固定器31上，连杆21的另一端通过铰接轴13铰接在连接器11上。第一肘杆23的下端的端面为圆弧面，固定器31上具有与第一肘杆23下端的圆弧面适配且曲率相同的配合面，从而在受压时增大第一肘杆23与固定器31间的接触面积。

定义如图1所示的连杆21和第一肘杆23的轴线间具有一定角度时的状态为初始状态，即上模51和下模未接触时曲肘连杆机构的状态为初始状态；如图4所示的在塑性成形结束，第一肘杆23与第二肘杆22的轴线接近重合时的状态的终了状态，此时曲肘连杆机构处于极限位置。

如图5与图6所示，定义如图1至图4所示的靠近两组曲肘连杆机构对称轴线的一侧为内侧，远离对称轴线的一侧为外侧，在固定器31上于第一肘杆内侧的摆动路径上横向设置有限位销111，使连杆21与第一肘杆23之间在受拉力时具有一定角度，使连杆21与第一肘杆23受压力时第一肘杆23可以向外侧摆动而不会被卡死。在第一肘杆23上设置有圆柱销112，在第二肘杆22上对应设置有弧形挡槽113，在图6所示位置的曲肘连杆机构处于初始状态下，由于圆柱销112和弧形挡槽113的作用，第二肘杆22在不受力时，在重力作用下保持在向外倾斜一定角度的初始位置处而不会逆时针摆动，但可以在受力时绕第一肘杆23的铰接位置顺时针摆动一定角度。

如图1与图5所示，第二肘杆22远离第一肘杆23的一端为端面呈弧形的弧形配合端，第二肘杆22的弧形配合端形成配合结构26，配合结构26处于第一肘杆23径向方向的外侧。避让孔74的孔壁上凹设有凹槽，凹槽的数量与曲肘连杆机构的数量相同且位置与第二肘杆22向外摆动的位置相符，凹槽形成用于容纳第二肘杆22的配合结构26的滑穴4，第一肘杆23在向外摆动时，第二肘杆22的配合结构26落入滑穴4内。

滑穴4的剖面轮廓线为向外凹陷的曲线，滑穴4包括过渡面41和与过渡面41光滑连接的约束面42，过渡面41为竖直的平面，约束面42为与第二肘杆22的配合结构26曲率相同的曲面，配合结构26经由过渡面41的引导后滑入约束面42内，在合模施压机构朝向合模方向移动并受到模具的阻碍时，第二肘杆22的配合结构26受到第一肘杆23与连杆21的作用力而随第一肘杆23向外摆动靠到过渡面41上进而滑动到约束面42内，约束面42形成第二肘杆22的抵顶位置。

在本实施例中，固定器31和上模51之间设有隔热装置；曲肘连杆机构的各个配合面为间隙配合，具有可靠的润滑。

如图1、图2、图3与图4所示，本发明的液压机在进行汽车轮毂挤压成形时，先将模具的上模51固定连接在固定器31上，下模固定在下梁73上，下模包括凹模54，凹模54的内腔中同轴固定安装有型芯53，凹模54和型芯53之间形成间隙，用于成型轮毂的筒形轮辋部分，型芯53上滑动配合安装有带有顶杆56的顶出器52。凹模54通过固定板55固定在下梁73上，顶杆56与底板间滑动配合，顶出器54上的顶杆56与液压机的下顶出缸连接。

该液压机工作过程包括液压缸带动增压机构及固定在增压机构上的上模下行的合模过程和合模后的增压过程。其具有快速下行、慢速加压、慢速卸压和快速回程的特点，具体的操作过程是：

（1）在开模状态下将饼状金属坯料9放到凹模54内；

（2）液压缸61的活塞杆62带动合模施压机构及上模51下行，由图1到图2，此过程包括快速下行阶段和上模51快要接触坯料9时的慢速下行阶段，快速是为了提高效率，慢速是为了减小对坯料9的冲击，在这一过程中，连杆21、第一肘杆23以及第二肘杆22之间的角度始终不变；

（3）当在上模51接触凹模54中的坯料9后，上模51及固定器31停止运动，液压缸61的活塞杆62带动连接器11继续慢速下行，坯料9对模具产生的反作用力传给合模施压机构，连杆21与第一肘杆23间的高度被压缩，使连杆21和第一肘杆23向外侧摆动，带动第二肘杆22一起摆动，第二肘杆22的配合结构26进入滑穴4内，直至触到过渡面41；

（4）液压缸61的活塞杆62继续下行，连杆21与第一肘杆23继续向外摆动，由于第二肘杆22的配合结构26受过渡面41的横向约束，使配合结构26向上微动一小段距离后，滑入约束面42内，第一肘杆23与第二肘杆22形成曲肘机构；

（5）液压缸61的活塞杆62继续下行，使连杆21推动曲肘机构的轴线逐渐趋于伸直；由于约束面为刚性约束结构，不会产生运动，推动曲肘机构的轴线伸直的结果会迫使与第一肘杆23铰接的固定器31及上模51下行并对坯料9施压，使坯料9先镦粗变形再逐步沿凹模54和型芯53间形成的环形间隙向下流动，最终形成筒形挤压件，在此过程中，模具的上模51的下行速度远低于活塞杆62的下行速度，且速度由快到慢，非常适合轮毂成形工艺的要求；

（6）液压机回程时，在回程拉力作用下，连接器11随液压缸61的活塞杆62上行，并带动连杆21、第一肘杆23向内摆动复位，此过程又分为曲肘机构弯曲阶段和从第二肘杆22的配合结构26与约束面42分离到连杆21、第一肘杆23完全复位的阶段，其中，前一阶段上模51缓慢卸压并分离，后一阶段模具暂停运动；

（7）液压缸61的活塞杆62继续回程，带动增压机构及上模51上行，此过程上行速度较迅速，合模施压机构的行程不受第二肘杆22以及第一肘杆23的摆动行程限制，活塞杆62可以带动合模施压机构一同上行，增大了开模空间；

（8）液压机的下顶出缸工作，通过顶杆56以及顶出器52将工件从凹模54内顶出实现脱模，完成汽车轮毂的挤压成形作业；此后，顶出缸回程，并重复上述动作，进行下一次成型。

而上述的第（4）步中的微动动作可以弥补设备和模具闭合高度的误差。

在图4所示状态，曲肘连杆机构接近于极限位置，此时，第一肘杆23、第二肘杆22的轴线接近重合，具有较大的轴向刚性；连杆21的中心线（轴线）与合模运动方向具有较大的夹角，对液压缸61的压力具有很大的轴向放大作用；连杆21的加力方向与曲肘机构的轴线接近垂直，能够对曲肘机构伸直具有最大的加压效果；曲肘机构的轴线与压机作用力方向具有较小的夹角，在模具受力方向具有大的分力。因此，该曲肘连杆机构具有较大的增压效果，增压倍数可达数十倍。

该液压机在实际工作过程中具有以下效果：

1）由于采用了滑穴式的曲肘连杆机构，解除了中梁对曲肘连杆机构的约束，使中梁只具有导向和提供支撑的作用；从而使液压机具有较大的行程，为轮毂挤压成形操作提供了更大的操作空间；

2）能够快速下行合模，慢速施压加压，慢速卸压和快速回程的特点，有利于提供生产效率和节能降耗；

3）通过曲肘连杆机构实现增压，具有很大的增压作用，可以采用较小的液压装置，生产较大尺寸的产品。

本实施例中连杆与第二肘杆均铰接在第一肘杆上，在其他实施例中，也可以使连杆、第一肘杆与第二肘杆同轴铰接，可以省略一个铰接轴。

本实施例中，限位销横向布置，在其他实施例中，限位销也可以纵向设置，限位销的外壁对第一肘杆进行限位。

本实施例中，限位销形成保证被铰接的第一肘杆和连杆之间具有一定角度而不会被拉直摆动限位结构，在其他实施例中，也可以在连杆与第一肘杆上设置在第一肘杆与连杆摆动时互相挡止的挡块，第一肘杆与连杆受连接器的拉力时，第一肘杆与连杆上的挡块互相挡止，防止第一肘杆向内倾斜，挡块形成摆动限位结构。

本实施例中第一肘杆上的圆柱销和第二肘杆上的弧形挡槽相互作用而构成肘杆限位结构，而在其他实施例中，也可以在第二肘杆上设置圆柱销或其他形状的挡销，第一肘杆上设置与第二肘杆上的挡销相符的弧形挡槽，所述挡销与弧形挡槽构成肘杆限位结构。

在本实施例中，连接器与固定器通过导柱与导柱孔导向装配，在其他实施例中，也可以在机架上设置沿竖直方向延伸的导轨，固定器与连接器沿导轨导向移动；也可以在固定器上设置导柱，连接器上设置导套，连接器与固定器通过导柱和导套实现导向装配。

在本实施例中，滑穴包括过渡面和约束面，在其他实施例中，滑穴还可以整体构成为与第二肘杆的配合结构曲率相同的曲面。

本实施例中上梁71与中梁72采用了相同的横向尺寸，上拉杆81的间距也和下拉杆82相同，在其他实施例中，也可以缩小上梁71的横向尺寸及上拉杆81的间距，使其结构更紧凑；进一步的，上拉杆81也可以为其他结构如框架支撑结构，只要能够将液压缸61支撑固定在上梁71上即可。

本发明的用于轮毂成形的液压机的实施例2，与实施例1的区别在于：实施例1中滑穴的过渡面为内侧壁竖直面，在本实施例中，过渡面也可以为斜面或曲面。

本发明的用于轮毂成形的液压机的实施例3，与实施例1的区别在于：实施例1中约束结构由液压机的中梁形成，在本实施例中，在液压机的上梁上设置约束结构，或者说将中梁的功能与上梁的功能和在一起。

本发明的用于轮毂成形的液压机的实施例4，与实施例1的区别在于：实施例1中配合结构由第二肘杆远离第一肘杆的端部形成，在本实施例中，在第二肘杆的端部转动装配有铰轴，铰轴的两端伸出肘杆的壁面且与滑穴转动配合，所述配合结构由铰轴形成。

Claims (9)

1.一种用于轮毂成形的液压机，其特征在于：包括机架，机架上设有液压缸，液压缸的活塞杆上连接有合模施压机构，所述合模施压机构包括固定器和连接器，在使用时下模安装在机架上，上模连接在固定器上，连接器与液压缸的活塞杆固定连接；所述固定器与连接器之间设有至少两组对称布置的曲肘连杆机构，固定器通过曲肘连杆机构吊装在连接器的下方，曲肘连杆机构包括第一肘杆、第二肘杆和连杆，其中第一肘杆与第二肘杆铰接、连杆与第一肘杆铰接，或第一肘杆、第二肘杆和连杆三者同轴铰接，第一肘杆的另一端铰接在固定器上，连杆的另一端铰接在连接器上，合模施压机构还包括用于在合模前在连杆机构受拉力状态下，保证被铰接的第一肘杆和连杆之间具有一定角度而不会被拉直的摆动限位结构，曲肘连杆机构还包括设置在第一肘杆和第二肘杆之间、以在合模之前将第二肘杆保持在向外倾斜的初始位置的肘杆限位结构；所述第二肘杆的另一端具有配合结构，所述机架上位于第二肘杆的外侧设有滑穴，第一肘杆向外摆动时，所述第二肘杆滑入滑穴并与滑穴抵顶配合，并绕抵顶位置摆动以顶撑固定器实现合模增压，所述配合结构在液压机回程开模时与所述滑穴相对分离。

2.根据权利要求1所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述机架包括立柱和沿立柱的轴向间隔布置的上梁、中梁和下梁，所述中梁具有使所述合模施压机构通过的避让孔，所述滑穴设置在避让孔的孔壁上。

3.根据权利要求2所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述立柱上具有用于调节中梁和下梁间距的调节结构。

4.根据权利要求1~3任一项所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述滑穴的剖面轮廓线为向外凹陷的曲线。

5.根据权利要求4所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：滑穴包括过渡面和与过渡面连接的约束面，所述配合结构经由过渡面的引导后滑入约束面，所述约束面构成所述抵顶位置。

6.根据权利要求1~3任一项所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述第二肘杆的远离第一肘杆的一端为端面成弧形的弧形配合端，所述配合结构由弧形配合端构成。

7.根据权利要求6所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述第一肘杆上设置有圆柱销，第二肘杆上设有供圆柱销插入的弧形挡槽，所述第二肘杆不受压力时圆柱销与弧形挡槽的一侧槽壁挡止配合使第二肘杆与第一肘杆之间具有一定夹角，受压力时第二肘杆可以随第一肘杆一起向外摆动，所述肘杆限位结构由圆柱销和弧形挡槽形成。

8.根据权利要求1~3任一项所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述第一肘杆上平行排布有双铰接轴结构，所述连杆和第二肘杆通过双铰接轴结构分别和第一肘杆铰接。

9.根据权利要求1~3任一项所述的用于轮毂成形的液压机，其特征在于：所述固定器上设有限位销，所述限位销能够使第一肘杆与连杆形成一定夹角而不会继续向内摆动被拉直，限位销构成所述摆动限位结构。

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